Question

9．氨氣是一種重要的化工產品，是生產銨鹽、尿素等的原料．工業合成氨的反應如下：N₂（g）+3H₂（g）$?_{高溫高壓}^{催化劑}$ 2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
（1）已知H₂（g）的燃燒熱為285.8kJ•mol^-1，寫出NH₃（g）在純氧中燃燒生成無毒、無害物質的熱化學方程式：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1530kJ•mol^-1．
（2）NH₃在一定條件下可被氧化．
已知：�。�4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1269kJ/mol
ⅱ．
$→_{鍵斷裂}^{498J/mol}$+
$→_{鍵斷裂}^{946kJ/mol}$+
①斷開1mol H-O 鍵與斷開 1mol H-N 鍵所需能量相差約72.6kJ；
②H-O 鍵比H-N鍵（填“強”或“弱”）強．
（3）如圖是某壓強下，N₂與H₂按體積比1：3投料時，反應混合物中氨的體積分數隨溫度的變化曲線．其中一條是經過一定時間反應后的曲線，另一條是平衡時的曲線．
①圖中b點，v（正）＞v（逆）．（填“＞”、“=”或“＜”）
②圖中a點，容器內氣體n（N₂）：n（NH₃）=1：4．
（4）水中的氨在微生物作用下可被氧化為亞硝酸，其化學方程式是2NH₃+3O₂ $\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$2HNO₂+2H₂O．
（5）電解法能將堿性溶液中的NO₂^-轉化為N₂而除去，其電極反應式是2NO₂^-+6e^-+4H₂O=N₂↑+8OH^-．

Answer 1

分析 （1）將已知熱化學方程式和氫氣的燃燒熱的熱化學方程式，綜合利用蓋斯定律求解；
（2）①根據物質的鍵能變化計算；
②根據鍵能的差值，判斷鍵的強弱；
（3）①根據反應的方向，判斷正逆反應速率的大�。�
②根據氨氣的體積分數計算n（N₂）：n（NH₃）；
（4）水中的氧氣氧化氨氣生成亞硝酸和水；
（5）電解法能將堿性溶液中的NO₂^-轉化為N₂和OH^-．

解答 解：（1）NH₃（g）在純氧中燃燒生成無毒、無害物質量氮氣，的熱化學方程式，實際上是考查蓋斯定律的應用，根據H₂（g）的燃燒熱為285.8kJ•mol^-1，_即H₂（g）+1/2O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ•mol^-1…①，再結合已知的：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4 kJ•mol^-1…②
（①×3-②）×2即可得到：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1530 kJ•mol ^-1，
故答案為：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1530 kJ•mol ^-1； 
（2）①根據4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1269kJ/mol，可知12H-N+3×498kJ/mol-2×946kJ/mol-12H-O=-1269kJ/mol，得（H-O）-（H-N）=72.6kJ/mol，故答案為：72.6；
②根據（H-O）-（H-N）=72.6kJ/mol，可知H-O 鍵比H-N鍵強，
故答案為：強；
（3）①圖中b點，氨氣的體積分數逐漸增加，可知向正反應方向移動，正反應速率大于逆反應速率，
故答案為：＞；
 ②圖中a點，設反應的N₂為x，
                                N₂+3H₂?2NH₃
初始物質的量：1         3        0
變化的物質的量：x        3x      2x
平衡時的物質的量：1-x   3-3x    2x
氨氣的體積分數為50%時，則$\frac{2x}{1-x+3-3x+2x}$=50%，
解之得x=$\frac{2}{3}$，
則n（N₂）：n（NH₃）=$\frac{1}{3}$：$\frac{4}{3}$=1：4，
故答案為：1：4；
（4）水中的氧氣氧化氨氣生成亞硝酸和水，方程式為2NH₃+3O₂═2HNO₂+2H₂O，
故答案為：2NH₃+3O₂═2HNO₂+2H₂O；
（5）電解法能將堿性溶液中的NO₂^-轉化為N₂和OH^-，電極反應式為2NO₂^-+6e^-+4H₂O=N₂↑+8OH^-，
故答案為：2NO₂^-+6e^-+4H₂O=N₂↑+8OH^-．

點評 本題是一道有關氮元素的綜合題，考查學生分析和解決問題的能力，主要是熱化學方程式書寫、題目難度中等．